Mortar microstructure is considered as a three-phase composite material, which is cement paste, fine aggregate and interfacial transition zone. Interfacial transition zone is the weakest link between the cement paste and fine aggregate, so it has a significant role to determine the properties of cementitious composites. In this study, specimens (w/c = 0.35, 0.45, 0.55) with various volume fractions of fine aggregate ($V_f$ = 0, 0.1, 0.2, 0.3 and 0.4) were cast and tested. To predict the equivalent migration coefficient ($M_e$) and migration coefficient of interfacial transition zone ($M_{itz}$), double-inclusion method and Mori-Tanaka theory were used to estimate. There are two stages to estimate and calculate the thickness of interfacial transition zone (h) and migration coefficient of interfacial transition zone ($M_{itz}$). The first stage, the data of experimental chloride ion migration coefficient ($M_s$) was used to calculate the equivalent migration coefficient of fine aggregate with interfacial transition zone ($M_e$) by Mori-Tanaka theory. The second stage, the thickness of interfacial transition zone (h) and migration coefficient of interfacial transition zone ($M_{itz}$) was calculated by Hori and Nemat-Nasser's double inclusion model. Between the theoretical and experimental data a comparison was conducted to investigate the behavior of interfacial transition zone in mortar and the effect of interfacial transition zone on the chloride migration coefficient, the results indicated that the numerical simulations is derived to the $M_{itz}/M_m$ ratio is 2.11~8.28. Additionally, thickness of interfacial transition zone is predicted from $10{\mu}m$, 60 to $80{\mu}m$, 70 to $100{\mu}m$ and 90 to $130{\mu}m$ for SM30, M35, M45 and M55, respectively.
The anti-plane shear problem of bonded elastic materials containing a crack at an arbitrary angle to the graded interfacial zone is investigated in this paper The interfacial zone is modeled as a nonhomogeneous interlayer of finite thickness with the continuously varying shear modulus between the two dissimilar, homogeneous half-planes. Formulation of the crack problem is based upon the use of the Fourier integral transform method and the coordinate transformations of basic field variables. The resulting Cauchy-type singular integral equation is solved numerically to provide the values of mode 111 stress intensity factors. A comprehensive parametric study is then presented of the influence of crack obliquity on the stress intensity factors for different crack size and locations and for different material combinations, in conjunction with the material nonhomogeneity within the graded interfacial zone.
A solution is given for the elastodynamic problem of a crack perpendicular to the graded interfacial zone in bonded materials under the action of anti plane shear impact. The interfacial zone is modeled as a nonhomogeneous interlayer with the power-law variations of its shear modulus and mass density between the two dissimilar, homogeneous half-planes. Laplace and Fourier integral transforms are employed to reduce the transient problem to the solution of a Cauchy-type singular integral equation in the Laplace transform domain. Via the numerical inversion of the Laplace transforms, the values of the dynamic stress intensity factors are obtained as a function of time. As a result, the influences of material and geometric parameters of the bonded media on the overshoot characteristics of the dynamic stress intensities are discussed. A comparison is also made with the corresponding elastostatic solutions, addressing the inertia effect on the dynamic load transfer to the crack tips for various combinations of the physical properties.
Interfacial transition zone (ITZ)은 골재-시멘트 복합체 사이의 영역으로써, 콘크리트에서 가장 취약한 영역으로 알려져 있으며, 이는 점진적으로 변화하는 불균질한 상으로 이루어져 있다. 경량 고강도 콘크리트 개발을 위해 물-바인더 비가 낮은 고강도 시멘트 복합체와 경량골재 사이의 Interfacial transition zone (ITZ)의 역학적 특성 평가는 필수적이다. 하지만 ITZ는 복잡하고 다공성 구조를 가지고 있기 때문에, 이의 역학적 특성은 아직 명확하지 않다. 또한, 경량골재 ITZ는 일반골재보다 다양한 변수 (물-바인더 비, 골재의 흡수율, 양생조건 등)에 의해 변화한다. 따라서 본 연구에서 골재의 종류 및 크기에 따른 ITZ의 역학적 특성을 분석하고자 한다. 이를 위해 나노 인덴테이션 기법을 이용하여 물-바인더 비가 0.2인 고강도 시멘트 복합체와 표준사 및 최대치수가 각각 2mm, 5mm인 경량골재 ITZ의 탄성계수를 측정하였다.
최근 취성재료인 콘크리트의 강도 발현에 가장 불리하게 작용하는 영역인 골재와 시멘트 복합체 사이 Interfacial transition zone (ITZ) 성능 개선을 위해 나노 실리카, 탄소나노튜브, 그래핀 옥사이드(GO) 등 나노물질을 활용한 방안이 제시되고 있다. 나노물질 중에서 우수한 분산성을 가진 GO는 ITZ 영역에 높은 비율로 존재하는 Ca2+과 화학적 결합을 형성하여 일반강도 콘크리트 내 ITZ 성능 개선에 효과적인 것으로 보고되었다. 본 연구에서 미소수화열 분석 및 Scanning electron microscope 이미지 분석 기법을 활용하여 도출한 GO 혼입에 따른 수화 발열량 변화와 ITZ의 두께 변화 및 표준사 주변 공극 분포 변화를 통해 GO가 고강도 시멘트 모르타르 내 ITZ 특성에 미치는 영향을 조사하였다.
Stress distribution and interfacial debonding process at the interface between a rubber mold and a powder compact were analyzed during unloading under cold isostatic pressing. The Cap model proposed by Lee and Kim was used for densification behavior of powder based on the parameters involved in the yield function of general Cap model and volumetric strain evolution. Cohesive elements incorporating a bilinear cohesive zone model were also used to simulate interfacial debonding process. The Cap model and the cohesive zone model were implemented into a finite element program (ABAQUS). Densification behavior of powder was investigated under various interface conditions between a rubber mold and a powder compact during loading. The residual tensile stress at the interface was investigated for rubber molds with various elastic moduli under perfect bonding condition. The variations of the elastic energy density of a rubber mold and the maximum principal stress of a powder compact were calculated for several interfacial strengths at the interface during unloading.
A 3D discrete element model integrating the rough surface contact concept with the flat-joint model is suggested to examine the mechanical characteristics of the interfacial transition zone (ITZ) in concrete. The essential components of our DEM procedure include the calculation of the actual contact area in an element contact-pair related to the bonded factor using a Gaussian probability distribution of asperity height, as well as the determination of the contact probability-relative displacement form using the least square method for further computing the force-displacement of ITZs. The present formulations are implemented in MUSEN, an open source development environment for discrete element analysis that is optimized for high performance computation. The model's meso-parameters are calibrated by using uniaxial compression and splitting tensile simulations, as well as laboratory tests of concrete from the literature. The present model's DEM predictions accord well with laboratory experimental tests of pull-out concrete specimens published in the literature.
콘크리트는 일반적으로 수회시멘트풀과 골재로 이루어진 이상의 복합체이지만 미시적으로는 수화시멘트풀과 골재, 그리고 천이영역으로 이루어진 삼상의 복합체이다. 수화시멘트풀과 골재 사이에서 형성되는 천이영역은 국부적으로 공극률이 높으므로 콘크리트의 강성과 강도에 많은 영향을 끼친다. 본 논문에서는 이러한 천이영역의 특성을 고려하여 콘크리트의 탄성계수를 추정하기 위해 이원 삼중 내포물 모델을 제안하였다. 제안된 모델에 의한 탄성계수의 추정결과는 실험결과와 비교하여 잘 일치하였으며 제안된 모델은 실험적으로 구하기 힘든 천이영역의 특성을 구하는데 사용될 수 있다.
The zone conditional two-fluid equations are derived and validated against DNS database of a premixed turbulent flame. The conditional statistics of major flow variables are investigated to understand the mechanism of flame generated turbulence. The flow field in burned zone shows substantially increased turbulent kinetic energy, which is highly anisotropic due to reaction kinematics across thin f1amelets. The transverse component may be larger than the axial component for a distributed pdf of the flamelet orientation angle, while the opposite occurs due to redistribution of turbulent kinetic energy and flamelet orientation normal to the flow at the end of a flame brush. The major source or sink terms of turbulent kinetic energy are the interfacial transfer by the mean reaction rate and the work terms by fluctuating pressure and velocity on a flame surface. Ad hoc modeling of some interfacial terms may be required for further application of the two-fluid model in turbulent combustion simulations.
In this paper, the plane elasticity equations are used to investigate the in-plane normal (mode I) and shear (mode II) behavior of a crack perpendicular to and terminating at the interface in bonded media with a graded interfacial zone. The interfacial Bone is treated as a nonhomogeneous interlayer with the continuously varying elastic modulus between the two dissimilar, homogeneous semi-infinite constituents. For each of the individual loading modes, based on the Fourier integral transform technique, a singular integral equation with a Cauchy kernel is derived in a separate but parallel manner. In the numerical results, the values of corresponding modes of stress intensity factors are illustrated for various combinations of material and geometric parameters of the bonded media in conjunction with the effect of the material nonhomogeneity within the graded interfacial zone.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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